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《ESP32-S3使用指南—IDF版 V1.6》第五十一章 WiFi一鍵配網

第五十一章 WiFi一鍵配網

ESP32-S3的一鍵配網模式是一種方便快捷的WiFi配置方式。在這種模式下，用户無需手動輸入WiFi的SSID和密碼等信息，只需要通過一鍵操作，即可完成WiFi的配置和連接。本章節，作者使用樂鑫官方提供的SmartConfig軟件一鍵配置WiFi賬號與密碼。
本章分為如下幾個小節：
51.1 主流WIFI 配網方式簡介
51.2 硬件設計
51.3 軟件設計
51.4 下載驗證

51.1 主流WIFI 配網方式簡介

目前主流的WIFI配網方式主要有以下三種：

一、SoftAP配網
ESP32-S3會建立一個WiFi熱點（AP模式），用户將手機連接到這個熱點後，將要連接的WiFi信息發送給ESP32-S3，ESP32-S3得到SSID和密碼。
①：優點：很可靠，成功率基本達到100%，設備端的代碼簡單。
②：缺點：需要手動切換手機WiFi連接的網絡，先連接到ESP32的AP網絡，配置完成後再恢復連接正常WiFi網絡，操作上存在複雜性，可能給用户帶來困擾。
③：官方支持：沒有提供Demo。

二、Smartconfig配網
ESP32-S3處於混雜模式下，監聽網絡中的所有報文，手機APP將當前連接的SSID和密碼編碼到UDP報文中，通過廣播或組播的方式發送報文，ESP32-S3接收到UDP報文後解碼，得到SSID和密碼，然後使用該組SSID和密碼去連接網絡。
①：優缺點：簡潔，用户容易操作，但配網成功率受環境影響較大。
②：官方支持：提供Demo和smart_config例程。

三、Airkiss配網
AirKiss是微信硬件平台提供的一種WIFI設備快速入網配置技術。要使用微信客户端的方式配置設備入網，需要設備支持AirKiss技術。Airkiss的原理和Smartconfig很類似，設備工作在混雜模式下，微信客户端發送包含SSID和密碼的廣播包，設備收到廣播包解碼得到SSID和密碼。詳細的可以參考微信官方的介紹。
①：優缺點：簡潔，用户容易操作，但配網成功率受環境影響較大。
②：官方支持：提供Demo和smart_config例程。

本實驗以Smartconfig軟件對ESP32-S3設備進行一鍵配網，該軟件的安裝包可在樂鑫官方網站的相關下載網頁找到，如下圖所示。

圖51.1.1 Smartconfig軟件下載
下載成功後，需把安裝包轉移到安卓手機或者蘋果手機上安裝。

51.2 硬件設計

1.例程功能
本章實驗功能簡介：設備進入初始化狀態，開啓混監聽所有網絡數據包，此時LCD顯示"In the distribution network......"，表示設備已進入混監聽模式。手機連上自己的WiFi，開啓APP（EspTouch）軟件，輸入手機所在WiFi密碼，請求配網，發送UDP廣播包。ESP32 -S3通過UDP包（長度）獲取配置信息捕捉到路由SSID和PASSWD，連接路由器,此時LCD顯示路由的賬號與密碼，表示連接路由成功。

2.硬件資源
1）LED燈
LED-IO1
2）XL9555
IIC_INT-IO0（需在P5連接IO0）
IIC_SDA-IO41
IIC_SCL-IO42
3）SPILCD
CS-IO21
SCK-IO12
SDA-IO11
DC-IO40（在P5端口，使用跳線帽將IO_SET和LCD_DC相連）
PWR- IO1_3（XL9555）
RST- IO1_2（XL9555）
4）ESP32-S3內部WiFi

3.原理圖
本章實驗使用的WiFi為ESP32-S3的片上資源，因此並沒有相應的連接原理圖。

51.3 軟件設計

51.3.1 程序流程圖

程序流程圖能幫助我們更好的理解一個工程的功能和實現的過程，對學習和設計工程有很好的主導作用。下面看看本實驗的程序流程圖：

圖51.3.1.1 程序流程圖

51.3.2 程序解析

在本章節實驗中，我們只關心main.c文件內容即可，該文件內容如下：

i2c_obj_t i2c0_master;

/* 定義事件 */
static EventGroupHandle_t s_wifi_event_group;
static const int CONNECTED_BIT = BIT0;
static const int ESPTOUCH_DONE_BIT = BIT1;
static const char *TAG = "smartconfig_example";
static void smartconfig_task(void * parm);
static char lcd_buff[100] = {0};


/**
 * @brief       WIFI鏈接糊掉函數
 * @param       arg:傳入網卡控制塊
 * @param       event_base:WIFI事件
 * @param       event_id:事件ID
 * @param       event_data:事件數據
 * @retval      無
 */

static void event_handler(void* arg, esp_event_base_t event_base,
                                int32_t event_id, void* event_data)
{
    if (event_base == WIFI_EVENT && event_id == WIFI_EVENT_STA_START)
    {
        xTaskCreate(smartconfig_task, "smartconfig_task", 4096, NULL, 3, NULL);
    }
else if (event_base == WIFI_EVENT && 
event_id == WIFI_EVENT_STA_DISCONNECTED)
    {
        esp_wifi_connect();
        xEventGroupClearBits(s_wifi_event_group, CONNECTED_BIT);
    }
    else if (event_base == IP_EVENT && event_id == IP_EVENT_STA_GOT_IP)
    {
        xEventGroupSetBits(s_wifi_event_group, CONNECTED_BIT);
    }
    else if (event_base == SC_EVENT && event_id == SC_EVENT_SCAN_DONE)
    {
        ESP_LOGI(TAG, "Scan done");
        lcd_show_string(0,90,320,16,16,"In the distribution network", BLUE);
    }
    else if (event_base == SC_EVENT && event_id == SC_EVENT_FOUND_CHANNEL)
    {
        ESP_LOGI(TAG, "Found channel");
    }
    /* 已獲取SSID和密碼,表示配網成功 */
    else if (event_base == SC_EVENT && event_id == SC_EVENT_GOT_SSID_PSWD)
    {
        ESP_LOGI(TAG, "Got SSID and password");

        smartconfig_event_got_ssid_pswd_t *evt =
                                (smartconfig_event_got_ssid_pswd_t *)event_data;
        wifi_config_t wifi_config;
        uint8_t ssid[33] = { 0 };
        uint8_t password[65] = { 0 };
        uint8_t rvd_data[33] = { 0 };

        bzero(&wifi_config, sizeof(wifi_config_t));
        memcpy(wifi_config.sta.ssid, evt->ssid, sizeof(wifi_config.sta.ssid));
        memcpy(wifi_config.sta.password, evt->password,
               sizeof(wifi_config.sta.password));
        wifi_config.sta.bssid_set = evt->bssid_set;

        if (wifi_config.sta.bssid_set == true)
        {
            memcpy(wifi_config.sta.bssid, evt->bssid,
                   sizeof(wifi_config.sta.bssid));
        }

        memcpy(ssid, evt->ssid, sizeof(evt->ssid));
        memcpy(password, evt->password, sizeof(evt->password));
        ESP_LOGI(TAG, "SSID:%s", ssid);
        ESP_LOGI(TAG, "PASSWORD:%s", password);

        lcd_fill(0,90,320,240,WHITE);
        sprintf(lcd_buff, "%s",ssid);
        lcd_show_string(0, 90, 320, 16, 16, lcd_buff, BLUE);
        sprintf(lcd_buff, "%s",password);
        lcd_show_string(0, 110, 320, 16, 16, lcd_buff, BLUE);
        lcd_show_string(0,130,320,16,16,"distribution network", BLUE);

        /* 手機APPEspTouch軟件使用ESPTOUCH V2模式，會執行以下代碼 */
        if (evt->type == SC_TYPE_ESPTOUCH_V2)
        {
            ESP_ERROR_CHECK( esp_smartconfig_get_rvd_data(rvd_data,
                             sizeof(rvd_data)) );
            ESP_LOGI(TAG, "RVD_DATA:");

            for (int i = 0; i < 33; i++)
            {
                printf("%02x ", rvd_data[i]);
            }

            printf("\n");
        }

        ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_disconnect() );
        ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_config(WIFI_IF_STA, &wifi_config) );
        esp_wifi_connect();
    }
    else if (event_base == SC_EVENT && event_id == SC_EVENT_SEND_ACK_DONE)
    {
        xEventGroupSetBits(s_wifi_event_group, ESPTOUCH_DONE_BIT);
    }
}

/**
 * @brief       WiFi一鍵配網
 * @param       無
 * @retval      無
 */
static void wifi_smartconfig_sta(void)
{
    /* 初始化網卡 */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_netif_init());
    /* 創建事件 */
    s_wifi_event_group = xEventGroupCreate();
    /* 使用默認配置初始化包括netif的Wi-Fi */
    ESP_ERROR_CHECK(esp_event_loop_create_default());
    /* 把WIFI網卡設置為STA模式 */
    esp_netif_t *sta_netif = esp_netif_create_default_wifi_sta();
    assert(sta_netif);
    wifi_init_config_t cfg = WIFI_INIT_CONFIG_DEFAULT();
    /* WIFI初始化 */
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_init(&cfg) );

    /* 註冊WIFI事件 */
ESP_ERROR_CHECK( esp_event_handler_register(WIFI_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID,
                 &event_handler, NULL) );
ESP_ERROR_CHECK( esp_event_handler_register(IP_EVENT, IP_EVENT_STA_GOT_IP,
                 &event_handler, NULL) );
ESP_ERROR_CHECK( esp_event_handler_register(SC_EVENT, ESP_EVENT_ANY_ID,
                 &event_handler, NULL) );

    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_set_mode(WIFI_MODE_STA) );
    ESP_ERROR_CHECK( esp_wifi_start() );
}

/**
 * @brief       一鍵配網回調函數
 * @param       parm:傳入的形參(未使用)
 * @retval      無
 */

static void smartconfig_task(void * parm)
{
    parm = parm;
    EventBits_t uxBits;
    /* 設置配網協議 */
    ESP_ERROR_CHECK( esp_smartconfig_set_type(SC_TYPE_ESPTOUCH) );
    /* 設置配網參數 */
    smartconfig_start_config_t cfg = SMARTCONFIG_START_CONFIG_DEFAULT();
    /* 開始配網 */
    ESP_ERROR_CHECK( esp_smartconfig_start(&cfg) );

    while (1)
    {
        /* 獲取事件 */
        uxBits = xEventGroupWaitBits(s_wifi_event_group, CONNECTED_BIT 
| ESPTOUCH_DONE_BIT, true, false, portMAX_DELAY);
        
        /* 配網成功 */
        if(uxBits & CONNECTED_BIT)
        {
            ESP_LOGI(TAG, "WiFi Connected to ap");
        }

        /* 智能配置結束 */
        if(uxBits & ESPTOUCH_DONE_BIT)
        {
            /* 配網結束，刪除任務 */
            esp_smartconfig_stop();
            vTaskDelete(NULL);
        }
    }
}

/**
 * @brief       程序入口
 * @param       無
 * @retval      無
 */
void app_main(void)
{
    /* 省略部分代碼..... */

    wifi_smartconfig_sta();

    while (1)
    {
        LED_TOGGLE();
        vTaskDelay(500);
    }
}

上述源碼是把ESP32-S3設備配置為STA模式，然後開啓配網任務並啓動配網，此時，ESP32-S3處於混雜模式下，監聽網絡中的所有報文，當手機APP將當前連接的SSID和密碼編碼到UDP報文中，通過廣播或組播的方式發送報文，ESP32-S3接收到UDP報文後解碼，得到SSID和密碼，然後使用該組SSID和密碼去連接當前網絡。

51.4 下載驗證

程序下載成功後，我們打開“EspTouch”軟件，在此軟件下點擊 “EspTouch”選項，注意：手機必須連接WiFi，才能一鍵配網，如下圖所示。

圖51.4.1 手機配置要連接的WiFi賬號與密碼
此時，我們填寫好“ALIENTEK-YF_5G”WiFi密碼和傳輸方式，可按下確定按鍵發送UDP報文。當ESP32-S3設備接收到這個報文時，系統會提取該報文的SSID和密碼去連接該網絡。下圖是ESP32-S3配網成功效果圖。

圖51.4.2 配網成功

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